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使用光施加的力区分右手和左手粒子

研究人员通过对手性纳米粒子进行光捕获,研究了圆偏振光 (CPL) 施加的力的偏振依赖性。他们发现左手和右手CPL对纳米粒子施加不同强度的光学梯度力,而D型和L型粒子受到CPL的不同梯度力。目前的结果表明,可以通过光学力实现根据手性手性的材料分离。

手性是结构不能叠加在其镜像上的特性。手性材料表现出对左旋和右旋圆偏振光反应不同的特征。当用强激光照射物质时,会在其上施加光学力。理论上,左旋和右旋圆偏振光施加在手性材料上的光学力也会不同。

分子科学研究所和其他三所大学的研究小组使用光学捕获的实验技术来观察施加在手性金纳米粒子上的圆偏振依赖性光学梯度力。手性金纳米粒子具有 D 型(右手)或 L 型(左手)结构,并且使用这两种结构进行了实验。

施加在纳米颗粒上的光学力取决于圆偏振入射光的旋向性。学分:NINS/IMS

尽管理论上预测了作用在手性纳米粒子上的光学梯度力,但之前没有报道过对该力的观察。课题组通过对手性金纳米粒子的光捕获,成功地观察到了源自手性的光学梯度力(即左右圆偏振光产生的梯度力之差)。

结果表明,D型和L型颗粒的光学梯度力不同。研究人员还发现,从力对所用光波长的依赖性来看,手性依赖的光学力的机制存在以前未知的影响。

曲线是实验数据,虚线是理论计算。图中的红色和蓝色分别代表 D 型和 L 型纳米颗粒。D 型和 L 型粒子的光学梯度力不同。学分:NINS/IMS

本研究阐明了圆偏振依赖的光学梯度力对手性金纳米 粒子力学的特性。它显示了通过光学力分离手性材料的可能性,这可以通过使用在纳米结构上产生的局部限制光来捕获材料和/或通过利用其他机制的光学力来实现。

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